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Sol-Gel-Verfahren


Sol-Gel-Verfahren

Zur Erzeugung eines Sol-Gel-Quarzglasteiles wird ein Verfahren angewendet, welches erlaubt, Bauteile über einen kalten Gießprozess herzustellen und zu einem massiven Quarzglas zu überführen.  Das so erhaltene Sol-Gel-Quarzglas ist dem über klassische Herstellungsverfahren erzeugten ebenbürtig.

Über speziell entwickelte Variationen der Komponenten können auf diesem Weg neben klarem Quarzglas auch Gläser mit einstellbarer Opazität sowie offenporige Strukturen erzeugt werden.

Die Stärken dieses Verfahrens:

  • Produkte in hoch-reinem, synthetischem Sol-Gel-Quarzglas
  • 3-dimensionale Near-Netshape-Formgebung
  • hohe Fertigungstoleranztreue
  • Abformung mikrostrukturierter Oberflächen


Prozessschritte

Zu Beginn des Sol-Gel-Verfahrens wird eine Silizium-haltige Flüssigkeit angemischt – das Sol. Sie enthält alle Komponenten für die nach dem Guss erfolgende chemische Reaktion. 

    

 

Der nach dem Guss ablaufende Sol-Gel-Prozess führt zu einem Gelieren der Flüssigkeit und der darin befindlichen Quarzglas-Komponenten. Dabei wird bereits die Endform des fertigen Glasteiles abgebildet.

    

Im verfestigten Gelzustand findet die Entformung statt, bei der das Formteil aus seiner Gießform herausgelöst und dem nächsten Prozessschritt zugeführt wird. 

    

In einem mehrstufigen Trocknungsprozess erfolgt eine Schrumpfung, wobei gleichzeitig alle flüssigen Komponenten herausgelöst werden. Man erhält das sogenannte Xerogel, welches ein in diesem Stadium noch offenporiges SiO2-Gerüst darstellt.

Im finalen Prozessschritt, dem Sintern, wird das Teil zu einem massiven, amorphen Quarzglas noch unterhalb der Schmelztemperatur verdichtet. Die ursprüngliche Form aus dem Guss wird dabei einstellbar auf bis zu 50% in ihrer Kantenlänge mit hoher Endmaßgenauigkeit reduziert.